基于纳米胶囊的反应速率可控式小型便捷安全冷敷贴制造技术

一种基于纳米胶囊的反应速率可控式小型便捷安全冷敷贴，包括反应物储存空间、带小孔结构的分隔材料、绝热表面、吸热表面、固定带、包含固液相变材料的纳米胶囊。本实用新型专利技术所设计的冷敷贴采用化学反应降温的方式，反应物为固体物质，且反应后的生成物为固体和少量液体。冷敷贴通过隔断结构上的小孔控制反应物接触面积、通过纳米胶囊吸热放热延缓冷敷贴温度变化速率达到反应速率可控，反应时间延长的目的。本实用新型专利技术相比于传统的冰袋，此冷敷贴体积大大减小、冷敷时间有效延长，具有反应速率可控、小型、便携的优点。

Small, Convenient and Safe Cold Compression Based on Controllable Reaction Rate of Nanocapsules

A small, convenient and safe Cold Compress Based on nanocapsules with controllable reaction rate includes reactant storage space, porous separating material, adiabatic surface, endothermic surface, fixing band and nanocapsules containing solid-liquid phase change materials. The cold dressing designed by the utility model adopts the method of chemical reaction cooling, the reactant is solid material, and the product after reaction is solid and a small amount of liquid. Cold dressing can control the contact area of reactants through the holes in the partition structure, and delay the temperature change rate of cold dressing by heat absorption and exothermic release of nanocapsules to achieve the purpose of controlling the reaction rate and prolonging the reaction time. Compared with the traditional ice bag, the utility model has the advantages of greatly reducing the volume of the cold compress, effectively prolonging the cold compress time, controllable reaction rate, small size and portability.

【技术实现步骤摘要】
基于纳米胶囊的反应速率可控式小型便捷安全冷敷贴
本技术是一种基于纳米胶囊的化学反应速率可控式微小型便携安全冷敷贴，也可称之为“烫可贴”，可处理日常生活中人体皮肤遇到的轻微烫伤问题。
技术介绍
在日常生活中，我们人体皮肤可能会由于受到一些轻微的意外烫伤，需要采用冷敷的方式进行缓解。此外，冷敷还可以起到收缩局部血管、消除肿胀疼痛的功能，能够紧急应对一些急性创伤、局部炎症、扭伤疼痛等问题。冷敷一般要在受伤后尽快进行以起到效果，而在一些户外场合，一般来不及准备如毛巾、冰块这样的物品进行冷敷，所以有必要提供一种方便携带的冷敷装置，能够随时随地应对紧急状况。只要装置具有吸热作用，就可以起到降温的效果，例如常用的冰块冷敷就是利用冰融化吸热的原理；采用无机盐作为冷敷介质则是利用其溶于水吸热的原理。但无论是冰块融化还是无机盐溶于水都会使装置内积蓄较多的水，不利于装置的小型化，也就无法方便携带。除了以上物理过程，在化学反应中也能伴随吸热过程，可以达到降温的效果，但在化学反应的过程中，反应物和生成物的体积不宜过大，且需要能够提供足够吸热量。通过选择合理的反应物进行化学反应，就可以做到冷敷装置的小型化。
技术实现思路
为实现冷发装置的小型化、便携化，本技术采用以下设计方案：以NH4Cl固体粉末和Ba(OH)2·8H2O晶体粉末作为反应物，反应方程如下：Ba(OH)2(s)+2NH4Cl(s)＝BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)反应后的生成物BaCl2为固体，同时生成少量水和氨气，氨气可溶于水，所以冷敷贴的体积可以尽量的缩小以达到小型化的目的。此反应具有较强烈的吸热效果，同时Ba(OH)2为结晶水合物，其从固体变化液体需要吸热完成相变过程，使吸热量进一步增加。同时，为达到装置保持较长时间的吸热效果，在装置内部与反应试剂混合部分含有固液相变材料的纳米胶囊。此类纳米胶囊在反应进行时自身热量被反应物吸收，温度随反应进行下降，至某一温度时纳米胶囊内部的固液相变材料凝固。随着反应进行，反应速率降低时，装置整体温度回升，纳米胶囊内吸收外部热量，减缓温度上升的速率，达到控制反应速率、持续对伤患处吸热的目的。基于以上反应原理，为了使设计出冷敷装置尽量小型化，且能够持续反应足够时间，满足冷敷的时长要求，本技术通过以下技术方案实现：本技术是一种基于纳米胶囊的反应速率可控式小型便捷安全冷敷贴，其包括：绝热面、吸热面、小孔结构分隔材料、固定带、两种吸热反应的化学反应试剂以及包含固液相变材料用于吸热储存冷量的纳米胶囊。纳米胶囊结构是指将固体颗粒、液体微滴或气体作为胶囊的芯料,在其外部形成一层连续而极薄囊壁的结构。本技术所采用的纳米胶囊在其内部包含的物质是常温下处于液体、凝点为6.2℃、质量比为2:3的月桂醇与辛酸的混合固液相变材料。本技术所涉及的纳米胶囊当量直径为2000微米，宏观尺度较小。但比表面积很大，有助于其快速吸热和放热。纳米胶囊的胶囊壁采用导热性能优异的高分子聚合物材料制成，进一步加强反应进行时的热传导过程。同时该高分子聚合物材料在冷敷贴温度变化范围内均不与两种反应物发生任何反应，保证在冷敷贴作用过程中纳米胶囊仅其内部发生物理变化过程。纳米胶囊内部的月桂醇与辛酸混合材料具有较大的相变焓，能吸收相当比例的热量。在常温状态下，纳米胶囊里的相变材料处于液态，随着两化学试剂反应不断进行，冷敷贴整体温度不断降低，在相变材料凝结后，由于反应的吸热量大于相变材料的吸热量以及通过吸热面的吸热量总和，所以冷敷贴整体温度仍继续降低。当反应进行至吸热量与相变材料的吸热量以及吸热面的吸热量相等时，冷敷贴整体温度保持一个低于相变温度的值一段时间。之后随着反应物单位时间反应质量的减少，冷敷贴整体温度开始回升，在温度回升期间，纳米胶囊吸收反应生成物的热量，减缓整体的温度回升速率，延长有效冷敷时间。所述绝热面为冷敷贴的上表面，形状类似于椭圆形(由于全部采用柔性材料，所以具体结合形状并不固定)，选择软泡沫塑料作为非吸热面材料，其导热系数小，具有比较大的强度和柔韧性，且不与冷却剂发生化学反应，能长期稳定共存。所述的吸热面为冷敷贴的下表面，是薄的柔性材料做成的平面(保证形状可以随着烫伤表面形状而变化)，该面直接与烫伤表面接触，称之为吸热面。相比传统的冷敷贴，所设计冷敷贴在绝热面的热量传递在总体吸热量中的占比为2.25％，基本可认为完全绝热，远高于其余同类产品。绝大部分热量经吸热面导出，达到近乎完全利用反应生成冷量用于降温的目的。所述的小孔结构分隔材料，即在烫可贴内部设置的、用于限制反应速率的、带有小孔的隔断结构。其中整体构型为内外嵌套式结构，隔断结构为长方体型，NH4Cl固体粉末装在里面的长方体隔断结构中，Ba(OH)2·8H2O晶体粉末装在隔断结构和绝热表面之间。在长方体型隔断结构的下底面和侧面的靠下半部分区域分布有填充易碎塑料的小孔。加工完成时，这些小孔内有填充的易碎塑料完全封闭小孔，两部分反应物完全分隔开。实际使用时，将小孔内的塑料捏碎，NH4Cl固体粉末沿着小孔流向外部与Ba(OH)2·8H2O晶体粉末混合反应。因小孔的数量和直径有限，故反应速率得到有效控制，两反应物能充分有效混合，持续反应吸热、对外产生冷量，从而达到反应速率可控、冷敷贴持续吸热的目的。所述的固定带是冷敷贴两侧的带子，该带子可以是类似于表带的结构、也可以是类似于创可贴两侧能直接贴在皮肤上的结构、也可以是类似于防风衣上代替扣子的“魔术贴”。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：第一：所使用两种吸热反应化学试剂在同等质量下能提供更大反应吸热量，为长时间降温吸热提供了先决条件。第二：在结构上采用内外嵌套、隔断结构开孔的方式，未使用时能有效分隔反应物、实际使用时通过隔断结构的小孔控制反应物之间的接触面积进而控制反应物之间的反应速率。第三：混合在反应物之间的纳米胶囊在反应进行的初始阶段对反应物放热，吸收反应产生的冷量并储存于相变材料中，使得冷敷贴通过吸热面传递给伤患处的冷量减少，防止过冷造成的冻伤。随反应温度的降低，纳米胶囊内部的固液相变材料由常温下的液态凝结为固态，储存冷量。在反应进行至后期，冷敷贴温度逐渐回升，纳米胶囊内的固液相变材料温度上升乃至融化为液态，从反应生成物中吸收热量，让冷敷贴的整体温升速率减慢，有利于长时间保持冷敷效果。且纳米颗粒的宏观体积较小，对于冷敷贴的体积占比也相对较小，不会影响冷敷贴的便携性和小型化。附图说明图1为本技术的侧视图；图2为本技术的三维图；图3为本技术内部三维图；其中：1、NH4Cl固体粉末储存空间，2、Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间，3、小孔结构分隔材料，4、绝热面，5、吸热表面，6、固定带，7、纳米胶囊。具体实施方式下面结合附图对本技术的实施例作详细说明，本实施例以本技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1至图3所示，本技术包括NH4Cl固体粉末储存空间1、Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间2、小孔结构分隔材料3、绝热面4、吸热表面5、固定带6、纳米胶囊7，NH4Cl固体粉末储存空间1、Ba(OH)2·8H2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米胶囊的反应速率可控式小型便捷安全冷敷贴，其特征在于，包括NH4Cl固体粉末储存空间(1)、Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)、小孔结构分隔材料(3)、绝热面(4)、吸热表面(5)、固定带(6)、纳米胶囊(7)，NH4Cl固体粉末储存空间(1)、Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)由小孔结构分隔材料(3)分割而成且为内外嵌套结构，NH4Cl固体粉末储存空间(1)被Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)包裹，小孔结构分隔材料(3)的壁面上分布着多个小孔，绝热面(4)布置在Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)的顶部，吸热表面(5)布置在Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)的底部，固定带(6)与吸热表面(5)相连接，纳米胶囊(7)分布在NH4Cl固体粉末储存空间(1)、Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)内。

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米胶囊的反应速率可控式小型便捷安全冷敷贴，其特征在于，包括NH4Cl固体粉末储存空间(1)、Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)、小孔结构分隔材料(3)、绝热面(4)、吸热表面(5)、固定带(6)、纳米胶囊(7)，NH4Cl固体粉末储存空间(1)、Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)由小孔结构分隔材料(3)分割而成且为内外嵌套结构，NH4Cl固体粉末储存空间(1)被Ba(OH)2·8H2O晶体粉末储存空间(2)包裹，小孔结构分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王英南，
申请(专利权)人：王英南，
类型：新型
国别省市：上海,31